身份证号码: 450204199105221418
摘要:建筑结构的层高、用途、所在区域的土壤承载力、荷载计算、内力分析将直接决定该建筑的结构方案、梁板柱的截面选择、结构布置、材料强度。如何选择合适的梁柱截面、材料强度、基础形式,才能确保该建筑安全并且成本较为低廉,是我们所关心的课题。本文以上海某艺术学院的新办公楼为例,该办公楼规划为地上四层混凝土框架结构,高度17.5米,简要介绍该办公楼的结构选型、梁板柱截面设计、荷载计算、侧移验算。
关键词:截面设计;荷载计算;侧移验算;
第一章 建筑设计
1.1 设计依据
(1)任务书
(2)建筑设计及构造设计手册,图集等;
(3)办公建筑设计规范
(4)建筑制图标准及建筑设计规范;
(5)民用建筑防火规范
1.2 建筑设计
1.2.1 工程概况
建设项目名称:上海大学艺术学院新办公楼。
本工程建筑功能为办公,使用年限为50年。总建筑高度为17.5m,总建筑面积约为2100m2。屋面为不上人坡屋面,为4层混凝土框架结构。
1.2.2 平面设计
总建筑面积约为2100m2,按一字形布置,长为34m,宽为15.4m。平面形式简洁大方,布置合理,功能分区明确。如图。
1.2.3 具体建筑方案
由于本课题为艺术学院办公楼,故建筑结构布局应设置门厅、办公室、开水间、会议室、多功能厅、设计室、成果展览室、休息室、卫生间以及设备室。整栋楼设两套双跑楼梯。主体结构选用框架结构,共4层。
第二章 结构设计
2.1 设计依据
2.1.1 气象条件
基本风压为 =0.55kΝ/m2;全年主导风向---冬季为东北风,夏季为南风;
气温:夏季室外计算温度 ;冬季室外计算温度
。
2.1.2 工程地质条件
建筑物所在场地地势平坦,为II 类场地,地层由粉质粘土组成。地基承载力标准值为: 。
2.1.3 其他
1. 本工程的混凝土结构的环境类别:室内正常环境为一类,室内潮湿、露天及与水土直接接触部分为二类a。
2. 建筑抗震设防类别为乙类,所在地区的抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度0.1g,场地类别II 类,框架抗震等级三级。
3. 50年一遇的基本风压: 0.55kN/m,地面粗糙度为B 类,风载体型系数为1.3。
4.楼面和屋面活荷载:按<< 建筑结构荷载规范>>GB50009-2012取值。楼面:2.0kN/m2;楼梯:2.5kN/m2;不上人屋面:0.5kN/m2。
2.2 结构方案的确定
2.2.1 结构选型
主体结构选用框架结构,地上共四层。基础形式采用柱下独立基础。
2.2.2 主要材料
1. 钢筋、钢板、焊条
1)HPB300;
2)HRB335;
3)E43xx焊条,用于焊接HPB300 钢筋及Q235 钢板;
4)E50xx焊条,用于焊接HRB335 钢筋;
2. 混凝土强度等级:基础垫层C10,主体框架结构及基础为C30。
3. 砌筑材料:±0.000 以下砖为240 厚Mu10 等级混凝土空心砖,水泥砂浆等级为M10。±0.000 以上外墙砖为240 厚Mu10 等级普通砖,混合砂浆等级为M5。
2.2.3梁、板、柱截面设计
(1) 框架梁(KL)
最大跨度L=8400mm
,取h=800mm;
, 取b=300mm;
即横梁尺寸为300mm×800mm
框纵梁(KZL)
最大跨度L=7800mm
,取h=700mm;
,取b=300;
即框纵梁尺寸为300×700mm
次梁(CL)
最大跨度L=8400mm
, 取h=600mm;
, 取b=250mm;
(2) 板:取板短跨的 。取板厚120mm,混凝土C30,钢筋HPB300
(3) 柱
取柱截面尺寸为 800×800mm。
2.2.4基础形式
基础形式采用柱下独立基础。基础用C30混凝土,垫层用C10混凝土。
2.3 荷载计算
2.3.1竖向荷载计算
1、恒载计算
永久荷载标准值
坡屋面(不上人)
石棉板瓦0.18kN/ ,20厚1:3水泥砂浆0.02×20=0.4 KN/
,4mm厚SBS改性沥青卷材防水层0.004×0.05=0.0002 KN/
,1.5厚聚合物水性防水涂料 1.5 KN/
,20厚1:3水泥砂浆找平层0.02×20=0.4 KN/
,100厚发泡聚苯乙烯板保温层0.1×18=0.18kN/
,刷聚氨脂防水涂料粘结层(兼隔气层) 1.2 KN/
,20厚1:3水泥沙浆找平层0.02×20=0.4 KN/
,钢筋混凝土屋面板0.12×25=3.0 KN/
,20mm厚石灰砂浆板底抹灰 0.02×17=0.34 KN/
,合计5.92 KN/
,乘以系数
=6.53 KN/
,计算取7KN/
。
楼面及走廊
30mm厚水磨石地面0.65KN/ ,120mm厚现浇混凝土板 0.12×25=3.0 KN/
,20mm厚石灰砂浆板底抹灰0.02×17=0.34 KN/
,合计3.99 KN/
,
。
卫生间
10mm厚花岗岩砖面层0.01×28=0.28 KN/ ,1:4干硬性水泥砂浆0.025×20 =0.5kN/
,基层处理剂一遍0.05KN/
,C20混凝土0.5%找坡0.02×25= 0.5KN/
,1:2.5水泥砂浆找平0.02× 20 =0.4 KN/
,1.5厚防水涂料0.2 KN/
,钢筋混凝土楼板0.12× 25 =3 KN/
,板底20厚粉刷抹平0.02× 17 =0.34 KN/
,合计5.27 KN/
,
。
窗、墙荷载:
外墙采用200厚Mu10混凝土空心砌块,20厚M5混合砂浆砌筑,内墙面抹灰:8×0.2+20×0.02+20×0.15=5 KN/㎡,内墙采用200厚双面抹灰板条隔墙: 1.0 KN/㎡,装饰木门:0.25 KN/㎡,塑钢窗:0.2 KN/㎡。
2、活载计算
屋面: ,
,
其他楼面: ,
,
2.2.3水平荷载计算
1.风荷载
基本风压: =0.55 kN/m2 地面粗糙度属C类,风振体型系数:
,由于结构高度
经计算,4层受到风荷载为8.51KN,3层受到风荷载为6.86KN,2层受到风荷载为6.86KN,1层受到风荷载为8.57KN。
2.水平地震作用
(1).计算重力代表值 :
顶层 :屋面
;柱
;框架梁:
,
墙1771.55KN;门窗33.21kN,扣除门洞窗洞1151.68KN,0.5活载(连雪载):0.5×0.5×523.9×
=144.5 kN。总计:
=7405.48 kN。
以此类推:3层 =6306.99kN;2层G2=6328.16KN;1层G1=6861.73KN;
(2).计算结构自振周期
确定梁、柱线刚度:
其它柱子以此类推,最终算出4层柱子D值总和100020.32,3层柱子D值总和152757.2,2层柱子D值总和152757.2,1层柱子D值总和169908.14。
根据《JGJ3-2002》式(B.0.2): ,由地质报告可知,该建筑场地的场地类别为三类,查抗震规范,
s,该建筑的地震基本烈度为7度,查《JGJ3-2010》得水平地震影响系数最大值
,总重力荷载代表值
。
经计算,4层受到地震作用为802.35KN,3层受到地震作用为485.35KN,2层受到地震作用为333.2KN,1层受到地震作用为208.44KN。
2.4侧移验算
2.4.1风荷载作用下侧移验算
层剪力÷侧移刚度D,求得4层水平位移0.00008m,3层水平位移0.0001m,2层水平位移0.00014m,1层水平位移0.00018m。 ,满足要求。
2.4.2水平地震作用侧移验算
水平位移÷层高,求得4层地震侧移0.0002m,3层地震侧移0.00026m,2层地震侧移0.00032m,1层地震侧移0.00026m。 ,满足要求。
参考文献:
[1].叶志明,姚文娟.房屋建筑及结构设计[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2].中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50011-2010 建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.
[3].中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50009-2012 建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.
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